最新版高三物理实验报告.docx
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最新版高三物理实验报告
实验一、长度的测量
（一）、游标卡尺的使用
【实验器材】
游标卡尺、硬塑料管、带凹槽的型材
【实验内容】
1、测量硬塑料管的内径D1和外径D2。
由于硬塑料管的粗细不可能绝对均匀，所以要在不同的横截面处，以及每个横截面的不同方向上多次测量，将测量数据记录在表1—1中。
最后分别求出内径D1和外径D2的平均值。
表1—1
次数
物理量
1
2
3
4
5
6
平均值
D1
D2
2、测量带凹槽的型材上凹槽的深度：
h=。
【巩固练习】
游标卡尺的主尺最小分度是1mm，则图1－1中三个测量的结果分别为：
甲图测量结果为mm；
乙图测量结果为mm；
丙图测量结果为mm；
（二）、螺旋测微器的使用
【实验器材】
螺旋测微器、小钢球、细金属丝
【实验内容】
1、测量小钢球的直径D。
由于小钢球不可能绝对均匀，所以要在不同的大圆面处，以及每个大圆面的不同方向上多次测量，将测量数据记录在表1—2中。
最后求出直径D的平均值。
表1—2
次数
物理量
1
2
3
4
5
6
平均值
直径D
2、测量细金属丝的直径D。
在不同部位进行多次测量，将测量数据记录在表1—3中。
最后求出直径D的平均值。
表1—3
次数
物理量
1
2
3
4
5
6
平均值
直径D
【巩固练习】
某位同学在这次实验中，有三次测量结果如图1－2所示，请分别读出测量结果。
甲为mm乙为mm丙为mm。
实验二、互成角度的两个共点力的合成
【实验目的、原理】
验证力的合成的平行四边形定则。
用互成角度的两个共点力F1、F2与一个力F产生相同的作用效果，确定两个分力及其合力的大小和方向；用平行四边形定则作出两个分力F1、F2的合力F’；比较F与F’的大小和方向是否一致。
如果二者的大小和方向一致，就验证了力的平行四边形定则是正确的。
【实验器材】
方木板一块，弹簧秤两个，细绳套两个，图钉（若干），一副带刻度三角板，圆规，铅笔。
实验中除了上述器材外，需要的器材还有：
。
其中你使用的弹簧秤的量程为；最小刻度为；
【实验内容】
1、按图2－1安装实验装置。
2、将两个弹簧秤分别钩住两个细绳套，用平行于纸面的拉力互成角度地拉橡皮条，使橡皮条与细绳套的结点到达位置O，在白纸上用铅笔描下结点O的位置和两条细绳套的方向，并记录两个弹簧秤的读数。
3、以O点为作用点在白纸上按比例作出两个弹簧秤的拉力F1和F2的图示，利用三角板根椐平行四边形定则作出合力F’。
4、只用一个弹簧秤，通过细绳套把橡皮条的结点拉到与前面相同的位置O，记下弹簧秤的读数和细绳的方向。
按同样的比例用刻度尺从O点起做出这个弹簧秤的拉力F的图示。
5、比较F与F’的大小和方向是否一致。
6、改变两个分力F1和F2的大小和夹角，再重复实验两次，比较每次的F与F'的大小和方向。
7、通过实验得出结论：
。
【问题与讨论】
1、用弹簧秤测拉力时，应使拉力沿弹簧的轴线方向，橡皮条、弹簧秤和细绳套应位于与纸面平行的同一平面内。
为什么？
2、同一次实验中，橡皮条拉长后的结点位置O必须保持不变。
为什么？
3、如果只有一个弹簧秤，能否完成这个实验？
如果能，请写出实验步骤：
【巩固练习】
1、在本实验中，采取下列哪些方法和步骤可减小实验误差？
（）
A、两个分力F1、F2间的夹角要尽量大些。
B、两个分力F1、F2要尽量大些。
C、拉橡皮条的细绳要稍长一些。
D、实验前，先把所用的两个弹簧秤的钩子相互钩住，平放在桌子上，向相反方向拉动，检查读数是否相同。
2、将橡皮筋的一端固定在A点，另一端拴上两根细绳，每根细绳分别连着一个量程为5N、最小刻度为0.1N的弹簧测力计。
沿着两个不同的方向拉弹簧测力计，当橡皮筋的活动端拉到O点时，两根细绳相互垂直，如图2－2所示。
这时弹簧测力计的读数可由图中读出。
（1）两个相互垂直的拉力的大小分别为_____N和_____N（只须读到0.1N）。
（2）在坐标纸上按作图法的要求画出这两个力及它们的合力。
实验三、测定匀变速直线运动的加速度
（含练习使用打点计时器）
【实验原理】
1．打点计时器是一种使用电源的计时仪器，打点的频率等于交流电的频率。
若使用电源的频率是f＝50Hz，则每隔T=s打一次点。
2．研究纸带上点之间的间隔，就可以了解物体运动的情况。
（1）纸带上点之间的间隔均匀，则说明与纸带相连的物体作运动。
若s为相邻两点之间的距离，T为打点周期，则物体速度的大小为v=。
（2）用s1、s2、s3、……表示相邻两点间的距离，若△s＝s2－s1＝s3－s2＝……＝恒量，即若连续相等的时间间隔内物体的位移之差为恒量，则说明与纸带相连的物体的运动为运动。
3．由纸带求作匀变速运动的物体的加速度：
（1）用“逐差法”求加速度：
即根据△s＝aT2（T为相邻两计数点间的时间间隔）求出a1=、a2=、a3=，再求a1、a2、a3的平均值即为物体运动的加速度。
（2）用v－t图法：
作匀变速运动的物体在某段时间内的平均速度，等于物体在该段时间中间时刻的即时速度。
求出各计数点对应的小车的速度，作出v－t图线，图线的斜率即为物体运动的加速度。
【实验器材】
小车，细绳，钩码，一端附有定滑轮的长木板，打点计时器，低压交流电源，导线两根，纸带，米尺。
【实验内容】
按图3－1所示安装实验仪器，让带有纸带的小车在重物的拉动下运动，分析实验所得的纸带。
（1）判断小车是否作匀变速直线运动
表3－1
结论：
。
（2）求小车运动的加速度
方法1：
用“逐差法”求出加速度值。
相邻计数点之间的时间间隔T=s，利用表3－1用“逐差法”求出加速度并取平均值，将计算结果填入表3－2。
a1=
a2=
a3=
方法2：
用v－t图线求加速度。
利用表3－1计算各计数点对应的小车的速度，将计算结果填入表3－3，并在坐标纸上作出小车的v－t图线，确定图线的斜率，即小车的加速度。
表3－3
序号i
速度vi=
1
2
3
4
5
6
7
结论：
小车的加速度a=m/s2
【巩固练习】
如图3－2是某同学测量匀变速直线运动的加速度时，从若干纸带中选中的一条纸带的一部分，他每隔4个点取一个计数点，图上注明了他对各计数点间距离的测量结果。
（1）为了验证小车的运动是匀变速运动，请进行下列计算，填入表内（单位：
cm）
s2－s1
s3－s2
s4－s3
s5－s4
s6－s5
各位移差与平均值最多相差______cm，由此可以得出结论：
小车的运动是________。
（2）物体的加速度a==______m/s2。
（3）计算各点瞬时速度。
vA=______m/s，vB=______m/s，vC=______m/s，vD=______m/s，vE=______m/s。
作v-t图并确定物体的加速度a=m/s2。
将图线延长与纵轴相交，交点的速度是________，此速度的物理意义是________。
实验四、验证牛顿第二定律
【实验目的、原理】
验证牛顿第二定律，即保持物体质量不变，验证物体的加速度是否与所受外力成正比；保持物体所受外力不变，验证物体的加速度是否与其质量成反比。
实验原理图如图4－1所示，实验中认为物体m的重力的大小等于小车M受到的拉力，即小车受到的合力。
实际上小车要受到摩擦力。
即便不考虑摩擦力，系统的加速度也应该为，小车受到的拉力为。
所以实验中若认为物体m重力的大小等于小车受到的拉力大小（也是合力大小），前提是：
1．；
2．。
【实验器材】
小车，砝码，小桶，砂，细线，附有定滑轮的长木板，垫木，低压交流电源，导线两根，纸带，米尺。
实验中除了上述器材外，需要的器材还有：
。
【实验内容】
1．用天平测出小车和小桶的质量M0和m0。
2．按图4－2把实验器材安装好，并平衡摩擦力。
3．把细线系在小车上并绕过滑轮悬挂小桶，接通电源，放开小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，取下纸带，在纸带上写上编号。
4．保持小车的质量不变，多次改变砂的质量m，重复步骤3。
并算出每条纸带对应的加速度的值，填入表4－1中。
5．用纵坐标表示加速度a，横坐标表示作用力F，即砂和桶的总重力（m+m0）g，作出a－F图象，验证加速度与合外力的关系。
M0=kgm0=kg表4－1
序号
砂的质量
m/g
砂和桶的总重力
（m+m0）g/N
加速度
a/m·s-2
1
2
3
4
5
结论1：
6．保持砂和小桶的质量不变，多次在小车上加放砝码以改变小车的总质量M，重复步骤3，求出相应的加速度填入表4－2中，用纵坐标表示加速度a，横坐标表示小车和车内砝码总质量的倒数，描出相应的点并作图线，以验证加速度与质量的关系。
m＋m0=kg表4－2
序号
小车的总质量
M/kg
加速度
a/m·s-2
1
2
3
4
5
结论2：
【问题与讨论】
1．砂和小桶的总质量要远远小于小车和砝码的总质量。
为什么？
2．如何平衡摩擦力？
3．a－F图象与a－图线的斜率的物理意义是什么？
【巩固练习】
1．在验证牛顿第二定律的实验中，用改变砂的质量的办法来改变对小车的作用力F，用打点计时器测出小车的加速度a，得出若干组F和a的数据。
然后根据测得的数据作出如图4－3所示的a－F图线。
某同学根据所得的图线既不过原点，又不是直线，原因是
A．没有平衡摩擦力，且小车质量较大
B．平衡摩擦力时，所垫木板太高，且砂和小桶的质量较大
C．平衡摩擦力时，所垫木板太低，且砂和小桶的质量较大
D．平衡摩擦力时，所垫木板太高，且小车质量较大
2、某同学在做“物体所受外力不变，验证物体的加速度是否与其质量成反比”的实验时，得到表4－3中的数据：
（1）在坐标纸上用图象处理这些数据，以验证实验结论。
（2）根据作出的图象，可以求得小车受到的外力为N
表4－3
物体的质量m/kg
物体的加速度a/m.s-2
0.20
0.60
0.30
0.40
0.40
0.29
0.50
0.25
0.60
0.20
实验五、研究平抛物体的运动
【实验目的】
（1）用实验方法描出平抛物体的运动轨迹。
（2）根据平抛运动的轨迹确定平抛物体的初速度。
【实验原理】
描迹法是物理实验中常用的方法，它是利用多次重复性的实验，将运动物体的轨迹描绘下来，再进行测量、研究的一种方法。
本实验为了保证小球每次做平抛运动的初速度相同，必须让小球每次都从斜槽上的释放。
利用描迹法描出小球的运动轨迹，即小球做平抛运动的曲线后，如图5－1所示，建立坐标系，测出曲线上的某一点的坐标x和y，利用公式求出小球的飞行时间t，再利用公式求出小球的水平分速度，即为小球做平抛运动的初速度。
【实验器材】
斜槽，铁架台，木板，白纸，图钉，小球，有孔的卡片，刻度尺，重锤线。
【实验内容】
1．按图5－2安装并固定实验器材。
注意调整木板竖直，斜槽末端水平。
2．确定坐标系：
把小球放在槽口处，用铅笔记下球在槽口时球心在图板上的水平投影点O，O点即为坐标原点，该点不是槽口的端点；用重锤线确定Y轴。
3．描绘小球的运动轨迹：
在木板的平面上用手按住卡片，使卡片上有孔的一面保持水平，调整卡片的位置，使从槽上滚下的小球正好穿过卡片的孔，而不擦碰孔的边缘，然后用铅笔在卡片缺口上点个黑点，这就在白纸上记下了小球穿过孔时球心所对应的位置。
重复上述操作，可找出小球平抛轨迹上的一系列位置。
取下白纸用平滑的曲线把这些位置连接起来即得小球做平抛运动的轨迹。
4．计算初速度：
以O点为原点画出竖直向下的y轴和水平向右的x轴，并在曲线上选取A、B、C、D、E、F六个不同的点，分别计算出小球的初速度v0，最后求平均值，并将有关数据记入表5－1中。
表5－1
位置
x值/cm
y值/cm
v0
v0的平均值
A
B
C
D
E
F
【巩固练习】
1．下列哪些因素会导致计算“平抛物体运动的初速度”的误差增大
A．小球与斜槽之间有摩擦
B．安装斜槽时其末端不水平
C．建立坐标系时，以斜槽末端端口位置为坐标原点
D．根据曲线计算平抛运动的初速度时，在曲线上取作计算的点离原点O较远
2．如图5－3所示，在“研究平抛物体的运动”的实验时，用一张印有小方格的纸记录轨迹，小方格的边长=1.25cm。
若小球在平抛运动途中的几个位置如图中的a、b、c、d所示，则小球平抛的初速度的计算式为v0=________（用、g表示），其值是________（取g=9.8m/s2），小球在b点的速率是________。
3．某同学在做“研究平抛物体的运动”的实验中，忘记记下小球抛出点的位置O，如图5－4所示，A为物体运动一段时间后的位置。
g取10m/s2，根据图象，可知平抛物体的初速度为；小球抛出点的位置O的坐标为
实验六、验证机械能守恒定律
【实验目的、原理】
利用物体做自由落体运动时，只有重力做功。
测量物体的重力势能的减少量和物体动能动能的增加量，然后比较和，可以验证机械能守恒定律。
方法
（1）：
某一时刻物体下落的高度为h时的速度为v，若物体的机械能守恒，应有。
所以只要测出重物某时刻的下落高度h和该时刻的瞬时速度v，即可验证机械能是否守恒。
[思考]如何确定某时刻的瞬时速度v？
方法
（2）：
任意找两点A、B，分别测出两点的速度大小vA、vB以及两点之间的距离d。
若物体的机械能守恒，应有。
。
【实验器材】
铁架台（带铁夹），打点计时器，学生电源，导线，带铁夹的重缍，纸带，米尺。
【实验内容】
1．按图6－1装置安装实验器材，用导线把打点计时器与学生电源连接好。
2．把纸带的一端在重锤上用夹子固定好，另一端穿过计时器限位孔，用手竖直提起纸带使重锤停靠在打点计时器附近。
3．接通电源，松开纸带，让重锤自由下落。
4．重复几次，得到3～5条打好点的纸带。
5．用方法
（1）时，必须在打好点的纸带中挑选第一、二两点间的距离接近2mm，且点迹清晰一条纸带，在起始点标上0，以后各依次标上1，2，3……，用刻度尺测出对应下落高度h1、h2、h3……。
将测量结果填入表6－1中。
6．应用公式计算各点对应的即时速度v1、v2、v3……。
将计算结果填入表6－1中。
7．计算各点对应的势能减少量mghn和动能的增加量mvn2，进行比较。
表6－1
序号
hi/m
vi/m·s-1
mghi/J
mvi2/J
1
2
3
4
5
结论：
。
8．用方法
（2）验证重物做自由落体运动时，机械能是否守恒。
（自己设计表格）
【问题与讨论】
1．使用方法
（1）时，必须在打好点的纸带中挑选第一、二两点间的距离接近2mm，为什么？
比较方法
（1）与方法
（2）的不同，你认为用哪种方法好？
2．打点计时器安装时，必须使两纸带限位孔在同一竖直线上，为什么？
实验时必须选用质量较大的重锤，为什么？
3．动能和重力势能都跟物体的质量有关，本实验为什么不称物体的质量？
【巩固练习】
1．本实验中，除铁架台、铁夹、学生电源、纸带和重物外，还需选用下述仪器中的哪几种？
A．秒表B．刻度尺C．天平D．打点计时器
2．在“验证机械能守恒定律”的实验中，已知打点计时器所用电源的频率为50Hz。
查得当地的重加速度g=9.80m/s2，测得所用的重物的质量为1.00kg。
实验中得到一条点迹清晰的纸带，如图6－2所示，把第一个点记作O，在纸带上另取连续4个点A、B、C、D作为测量的点，经测量知道A、B、C、D各点到O点的距离分别为62.99cm、70.18cm、77.76cm、85.73cm。
根据以上数据，可知重物由O点到运动C点，重力势能减少量等于________J，动能的增加量等于________J。
（取3位有效数字）
3．在本实验中，所用电源的频率为50Hz，某同学选择了一条理想的纸带，用刻度尺测量时各计数点位置对应刻度尺上的读数如图6－3所示。
（图中O是打点计时器打的第一个点，A、B、C、D、E分别是以每打两个点的时间作为计时单位取的计数点）。
查得当地的重加速度g=9.80m/s2。
根据纸带求：
（1）重锤下落的加速度。
（2）若重锤质量为mkg，则重锤从起始下落至B时，减少的重力势能为多少？
（3）重锤下落到B时，动能为多大？
（4）从
（2）、（3）的数据可得什么结论？
产生误差的主要原因是什么？
实验七、碰撞中的动量守恒
【实验目的、原理】
质量为m1的小球，以速度v与原来静止的质量为m2的小球发生对心碰撞，碰后m1、m2的速度分别为v1、v2。
如果系统动量守恒，则有。
本实验是运用平抛运动的知识来研究碰撞过程中相互作用的物体系统动量守恒的。
如果一个的小球从斜槽滚下来，离开斜槽水平段的端点后，做运动，当斜槽水平段离地高度一定时，小球的水平位移与小球到达斜槽水平段端点的速度成正比。
让一个质量较大的小球从斜槽滚下来，在斜槽水平段的端点跟放在小支柱上的另一质量较小的球发生碰撞后，两小球都做运动。
由于两小球下落的高度相同，所以它们的飞行时间，两个小球飞出的水平距离与它们碰后的初速度成比。
分别测出两小球的质量m1、m2，和不放被碰小球时入射小球在空中飞出的水平距离s1，以及入射小球与被碰小球碰撞后在空中飞出的水平距离s1'和s2'，如果两小球碰撞前后总动量守恒，则有。
这个实验最大的好处在于不必测量碰撞前后小球的速度。
【实验器材】
碰撞实验器（斜槽、重锤线），两个半径相等而质量不等的小球，白纸，圆规，天平，米尺。
除了上述器材外，还必须有。
【实验内容】
1．测出两个小球的质量m1、m2，测量小球的直径d。
2．按图7－1安装好实验装置，并使斜槽末端水平。
3．在水平地上白纸和复写纸。
白纸在复写纸的面。
4．在白纸上记下重锤线所指的位置O，它表示入射球m1碰前的位置。
5．先不放被碰小球，让入射球从斜槽上滚下，重复10次，用圆规作尽可能小的圆把所有的小球落点圈在里面，圆心就是的平均位置P。
6．把被碰球放在小支柱上，调节装置使两小球相碰时处于同一水平高度，确保入射球运动到轨道出口端时恰好与靶球发生正碰。
7．再让入射小球从滚下，使两球发生正碰，重复10次，确定入射小球的落点的平均位置M和被碰小球落点的平均位置N。
8．用刻度尺量出线段OM、OP、ON的长度。
9．分别算出与的值，并进行比较，以验证碰撞中的动量守恒。
[自己设计表格或列表计算]
【问题与讨论】
1．应使入射小球的质量大于被碰小球的质量，为什么？
2．每次入射小球都必须从槽上相同位置由静止滚下，为什么？
【巩固练习】
1．某同学用图7－2所示装置通过半径相同的A、B两球的碰撞来验证动量守恒定律。
图中PQ是斜槽，QR为水平槽。
实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹。
重复上述操作10次，得到10个落点痕迹。
再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从位置G由静止开始滚下，和B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹。
重复这种操作10次。
图7－2中O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点。
B球落点痕迹如图7－3所示，其中米尺水平放置，且平行于G、R、O所在的平面，米尺的零点与O点对齐。
（1）碰撞后B球的水平射程应取为__________cm。
（2）在以下选项中，哪些是本次实验必须进行的测量？
答：
__________（填选项号）。
A．水平槽上未放B球时，测量A球落点位置到O点的距离
B．A球与B球碰撞后，测量A球落点位置到O点的距离
C．测量A球或B球的直径
D．测量A球和B球的质量（或两球质量之比）
E．测量G点相对于水平槽面的高度
2．某同学设计了一个用打点计时器“验证动量守恒”的实验：
在小车A的前端粘有橡皮泥，推动小车A使之作匀速运动。
然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合在一体，继续作匀速运动。
他设计的具体装置如图7－4所示，在小车A后连着纸带，电磁打点计时器电源频率为50Hz。
长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力。
（a）若已得到打点纸带如图7－5所示，并测得各计数点间距标在图上。
点O为运动起始的第一点。
则应选段来计算小车A的碰前速度。
应选段来计算小车A和B碰后的共同速度。
（以上两格填“OA”或“AB”或“BC”或“CD”）
（b）已测量得小车A的质量m1=0.40kg，小车B的质量m2=0.20kg。
由以上测量结果可得：
碰前总动量=kg·m/s；碰后总动量=kg·m/s。
实验八、用单摆测定重力加速度
【实验目的、原理】
单摆在摆角很小时的振动是简谐运动，其固有周期为。
由此可得g=。
只要测出摆长l和周期T，即可计算出当地的重力加速度值。
【实验器材】
铁架台（带铁夹），中心有孔的金属小球，约1m长的细线，米尺，游标卡尺，秒表。
【实验内容】
1．如图8－1所示制作并固定一个单摆。
2．测量单摆的摆长l：
用米尺测出悬点到球心间的距离；或用游标卡尺测出摆球直径2r，再用米尺测出从悬点至小球上端的悬线长l'，则摆长l=。
将测量数据填入表8－1中。
4．测量单摆的周期T：
把单摆从平衡位置拉开一个小角度，使单摆在竖直平面内摆动，用秒表测量单摆完成全振动50次所用的时间t，求出完成一次全振动所用的平均时间，即单摆的周期T＝。
将测量数据填入表8－1中。
5．将测出的摆长l和周期T代入公式求出重力加速度g的值。
将测量数据填入表8－1中。
6．变更摆长重做两次，并求出三次所得的g的平均值。
表8－1
次序
摆长
l/m
50次全振动时间t/s
周期
T/s
重力加速度g/m·s-2
g的平均值
/m·s-2
1
2
3
【问题与讨论】
1．应该在单摆处于自然下垂状态时测量单摆的摆长l，为什么？
2．实验中测量单摆的周期T时，为什么采用测50T，而不是直接测量T？
【巩固练习】
1．某同学在做“利用单摆测重力加速度”实验中，先测得摆线长为101.00cm，摆球直径为2.00cm，然后用秒表记录了单摆振动50次所用的时间为101.5s。
则
（1）他测得的重力加速度g=________m/s2。
（2）他测得的g值偏小，可能的原因是
A．测摆线长时摆线拉得过紧
B．摆线上端未牢固地系于悬点，振动中出现松动，使摆
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